環狀 RNA 是一種在真核細胞中廣泛存在的非編碼 RNA，具有閉合環狀結構，其生成機制、功能和作用機制均受到廣泛關注，已成為非編碼 RNA 研究領域的熱點之一。許多研究發現環狀 RNA 在包括心血管疾病、神經系統疾病及腫瘤等多種疾病的發生及發展過程中起重要作用，具有可作為疾病生物標志物的潛力。心血管疾病是世界范圍內的常見疾病，具有發病率高、早期不易診斷、預后差的特點，其發病機制還不完全清楚，阻礙了心血管疾病治療手段的進步。本文綜述了環狀 RNA 的特性、生物學功能及其在心血管疾病中的研究進展。
引用本文： 雷可昕, 白賀天, 李濤, 錢永軍. 環狀 RNA 在心血管疾病中的研究進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2019, 26(10): 1021-1025. doi: 10.7507/1007-4848.201812073 復制
環狀 RNA（circRNA）是長非編碼 RNA（lncRNA）家族的一個新成員。與線性 RNA 不同，環狀 RNA 不具有 5’末端帽子結構和 3’多聚腺苷酸尾的特征，而是一個共價的閉環結構。因此，環狀 RNA 對核糖核酸酶（RNases）不敏感，與線性 RNA 相比具有更高的穩定性[1]。根據來源不同，環狀 RNA 可以分為外顯子環狀 RNA（exonic circRNA）、內含子環狀 RNA（intronic circRNA）、外顯子-內含子環狀 RNA（exon-intron circRNA）以及來源于 tRNA 的環狀 RNA（TriRNA）。環狀 RNA 廣泛地參與了各種疾病的發病機制，其復雜多樣的功能，獨特的豐富性、廣泛性、穩定性以及組織特異性在病理過程中發揮著重要作用，使其在病理診斷、治療中具有重要的價值。
心血管疾病是累及心臟及各級循環系統的一系列疾病，近年來已發展成為威脅人類的首要疾病。根據世界衛生組織報告，每年近 1.75 億人死于心血管疾病，且發病率呈逐年上升、發病年齡呈年輕化趨勢[2]。疾病臨床癥狀可表現為胸痛胸悶、呼吸困難、心悸、水腫、咯血、咳嗽咳痰等癥狀，具有高患病率、高致殘率和高死亡率等特點。已有研究發現環狀 RNA 與心血管疾病的發生與進展有關，這為心血管疾病的基因診斷及治療提供了新的方向。本文將簡要介紹環狀 RNA 的成環機制并從其生物學功能出發，討論環狀 RNA 在常見的心血管疾病中參與診斷及治療的潛能。
1 環狀 RNA 的成環機制及其生物學功能
1.1 環狀 RNA 的成環機制
在真核生物中，典型的剪接是由剪接體機制形成的，去除內含子并將外顯子連接成一個線性 RNA 轉錄體。不同的是，環狀 RNA 沒有 5’末端帽子結構和 3’多聚腺苷酸尾，而是由共價鍵連接而成，其主要有兩個步驟：（1）一個或多個外顯子對的上游內含子與下游內含子連接；（2）上游內含子的 2’-羥基與下游內含子的 5’-磷酸基團反應，然后 3’-外顯子的 3’-羥基與 5’-外顯子的 5’-磷酸反應，最終形成環狀 RNA[3]。一些 RNA 結合蛋白在這一過程中起到了調節因子的作用，例如 RNA 結合蛋白甘露糖結合凝集素（MBL）連接近側內含子，促進了環狀 RNA 的產生[4]。此外，套索驅動的環化是另一種產生環狀 RNA 的機制，上游剪接受體和下游供體由于套索的存在而相互接近，而外顯子則由 5’-3’磷酸二酯鍵連接[5]。
1.2 環狀 RNA 的生物學功能
環狀 RNA 作為非編碼 RNA 具有多樣的生物學功能，在調節 RNA 轉錄、作為微小 RNA（miRNA）海綿、吸附蛋白質、與蛋白質相互作用和翻譯蛋白質等過程中發揮作用[6]。作為內源性非編碼 RNA，環狀 RNA 的 miRNA 海綿作用最為人們熟知。miRNAs 被認為是內源性非編碼 RNA，能夠抑制下游基因表達，進而抑制蛋白質合成[7]。研究發現具有互補序列的環狀 RNA 可以海綿樣吸附 miRNA，并抑制其下游基因表達[8-9]。通過以海綿作用為主的一系列途經，環狀 RNA 廣泛地參與了多種疾病的發病機制，其復雜多樣的功能、獨特的豐富性、廣泛性、穩定性以及組織特異性在病理過程中發揮重要作用，使其具有作為多種疾病診斷、治療的生物標記物的潛能[10]。
2 環狀 RNA 與常見心血管疾病
眾所周知，環狀 RNA 具有高度的組織特異性，在人體不同組織中均有表達，包括血管和心臟組織。在人的外周全血中，研究人員已從兩位志愿者的血液樣本中分別提取到了 4 550 和 4 105 種獨特的環狀 RNA，而這些環狀 RNA 的表達水平在血液中要遠高于肝臟和小腦等其他組織[11]。在一項心臟組織特異性環狀 RNA 的研究中，12 個人類心臟組織和 25 個小鼠心臟組織中分別被提取出 15 318 和 3 017 種特異性的環狀 RNA[12]。這些結果顯示，大量高表達的、穩定的環狀 RNA 在人類心血管系統中顯示出巨大的生物標志物前景。我們將進一步闡述一些經典或新發現的分子途徑，以及環狀 RNA 在常見心血管疾病的作用。
2.1 環狀 RNA 與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病
冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（冠心病）通常起源于脂質代謝障礙所引起的動脈粥樣硬化，嚴重者可導致動脈管腔狹窄、閉塞，使相應部位的組織器官缺血壞死，引起心絞痛甚至心源性猝死，在心血管疾病死亡病例中占據首位[2, 13]。
環狀 RNA 在動脈粥樣硬化進程中的作用主要通過替代機制而非環狀 RNA 的海綿作用介導。核仁蛋白 PES1 是 60S 核糖體的重要組成因子，而環狀 RNA circANRIL 可以和此因子結合從而抑制心肌細胞核糖體外切酶介導的加工和核糖體形成[14]。這一過程使 P14、P15 和 P16 等具有心血管保護作用的抑癌基因沉默，促進了細胞凋亡的啟動，在動脈粥樣硬化中起著關鍵的作用。
除此之外，研究人員發現在冠心病患者血漿中有 24 種環狀 RNA 和 7 種 miRNA 表達水平異常，經過 miRanda 數據庫分析最終鎖定由 9 種環狀 RNA、1 種 miRNA（hsa-miR-130a-3p）和 TRPM3 共同構成的調控網絡參與冠心病的發生過程[15]。TRPM3 的 mRNA 被證明受到這 9 種環狀 RNA 的調控，在冠心病患者中表達水平顯著提高，加重了患者血管痙攣和狹窄。
近來也有文獻報道，冠狀動脈內皮細胞的內皮-間葉轉變（EndMT）過程有環狀 RNA 的參與。在大鼠的冠狀動脈內皮細胞中使用 TGF-β 將細胞向 EndMT 方向進行誘導后檢測發現，多種環狀 RNA 表達水平異常且與 EndMT 生物學過程有關，并判定環狀 RNA 與內皮細胞的動態連接有密切關聯，并通過 EndMT 過程影響 EndMT 關聯的心血管疾病的發生與發展[16]。
2.2 環狀 RNA 與心肌梗死
心肌梗死是一種世界范圍內的致命疾病，具有突發性和高致死率、致殘率。究其原因，我們對于心肌梗死的分子機制并不十分明確。近來環狀 RNA 的一些研究在該疾病的研究中取得了重大進展。
在心肌梗死的發病機制中，由缺血導致的心肌細胞壞死是引起心肌細胞凋亡的關鍵因素[17]。miR-7 是一種心肌保護因子，其靶基因被證明為促凋亡基因 PARP 和 SP1，而它們能夠導致心肌細胞的損傷[18]。ciRS-7 能夠充當 miR-7 的海綿，促進了 PARP 和 SP1 的表達，加快了心肌梗死的進程[19]。也有研究證明 ciRS-7 可以加重心肌梗死的程度，而過表達 miR-7 則有著相反的效果[20]。因此，ciRS-7-miR-7-PARP/SP1 軸可以為心肌梗死的早期診斷提供新的生物標志物，其各自的表達水平也與患者預后有著密切的聯系。
在心肌梗死的預后方面，有研究表明，一種特定的環狀 RNA—心肌梗死相關環狀 RNA（myocardical infraction-associated circular RNA，MICRA）能夠預測急性心肌梗死患者的預后情況[21]。研究人員采用聚合酶鏈式反應（PCR）分析心肌梗死患者血液樣本中的環狀 RNA 表達水平，結果表明 MICRA 的表達水平在心肌梗死患者的樣本中明顯低于健康對照組樣本。另外，在經歷心肌梗死的 3～4 個月后，患者面臨左室重構和心肌功能障礙的危險，而 MICRA 能夠作為心肌梗死并發癥的預測分子，MICRA 低表達水平的患者有更高的左室功能障礙風險[22]。
2.3 環狀 RNA 與心力衰竭
第一個被描述為與心臟功能相關的環狀 RNA 被稱為 circRNA HRCR，可以對一種內源性 miR-223 施加海綿作用進而抑制心肌肥大和心力衰竭。實驗表明，miR-223 的轉基因小鼠易發生心肌肥大和心力衰竭，而 miR-223 敲除的小鼠則沒有發生這些病變，證明了 miR-223 是心力衰竭的正調節因子。含胱冬肽酶富集功能域的凋亡抑制因子（apoptosis repressor with CARD，ARC）是一種受到 miR-223 調控的下游抗凋亡蛋白，而環狀 RNA HRCR 則通過海綿作用吸附 miR-223 從而消除 miR-223 對 ARC 蛋白表達的抑制作用，使心肌細胞和小鼠體內 ARC 蛋白表達增加，故 circRNA HRCR 的過表達可以抑制心力衰竭。這項發現為心力衰竭的治療提供了新的治療靶點[23]。另一種環狀 RNA circ-Foxo3 的表達會在老化的心臟組織中表達增加[24]，可作為細胞衰老的標志物。在誘導產生的心肌病中，circ-Foxo3 表達增加，若抑制它的表達，則癥狀減輕。提示該種環狀 RNA 與心臟的老化過程息息相關。另外在心肌梗死導致的心力衰竭中，circ-Foxo3 的表達水平下降，這進一步證明了 circ-Foxo3 作為心力衰竭治療靶點以及生物標志物的可行性[25]。
2.4 環狀 RNA 與心房顫動
心房顫動（房顫）是人群中最常見的一種心律失常，特異性生物標志物的研究在房顫的診斷和治療上具有重要臨床意義，能有效防止房顫引發的心源性猝死，而環狀 RNA 是否在房顫形成中扮演角色尚無定論。有研究團隊提取了慢性房顫患者與非房顫患者的左心耳組織進行環狀 RNA 分析[26]。高通量測序顯示，與非房顫患者相比，房顫患者左心耳組織中有 7 566 種差異表達的環狀 RNA，它們的關聯基因通常與蛋白的磷酸化、蛋白降解以及細胞與細胞外基質連接等生物學過程相關[27]。但具體的環狀 RNA 種類和其信號通路需要在進一步的研究中繼續探索。
術后房顫是冠狀動脈旁路移植術后最常見的并發癥之一，在一項研究中，冠狀動脈旁路移植術患者根據是否發生術后房顫被分為兩組，研究人員分析了兩組患者的血漿環狀 RNA 水平。結果表明，與未發生術后房顫的患者相比，在房顫患者的血漿中有 31 種環狀 RNA（24 種上調，7 種下調）的表達水平存在 2 倍以上的差異，其中環狀 RNA Hsa_circRNA_025016 表現為明顯上調[28]。但 Hsa_circRNA_025016 在房顫中的具體作用機制尚不明確，現推測其可能通過黑色素生成、胰島素分泌及甲狀腺激素的信號通路在術后房顫中發揮作用[29-30]。實驗表明，空腹血糖水平高的患者有著更高表達水平的 Hsa_circRNA_025016，這一發現也間接證明了以上猜想。
2.5 環狀 RNA 與心肌纖維化
心肌纖維化是由于成纖維細胞功能亢進，進而分化成為肌成纖維細胞所導致的一種常見的心臟組織變性類型[31]。多余的細胞外基質被分泌并在心肌中聚集，長此以往，硬纖維組織引起的壓力將導致心臟重構。
心肌纖維化是最常見的體外循環冠狀動脈旁路移植術術后并發癥之一。在術后心肌纖維化的患者和術后未產生心肌纖維化的患者的體液樣本中，一種名為 Hsa_circRNA_025016 的環狀 RNA 表達量明顯上升，以此診斷心肌纖維化的發生有很高的準確率，但它具體參與哪一通路尚不清楚。此外，Hsa_circRNA_025016 對黑色素生成，胰島素分泌，甲狀腺激素信號轉導等進程也有一定影響[28]。
在心肌纖維化的小鼠模型中，研究人員發現有 76 種環狀 RNA 的異常表達，包括 45 種上調，31 種下調的環狀 RNA，其中 circRNA-000203 明顯高表達。在進一步的研究中，circRNA-000203 被證明可以作為 miR-26b-5p 的分子海綿，而 miR-26b-5p 能夠抑制心肌成纖維細胞中纖維化基因（如 Col1a2、CTGF）的表達。因此，circRNA-000203 能消除 miR-26b-5p 的抗纖維化作用，增強 Col1a2、CTGF 等纖維化基因的表達，從而導致心肌纖維化[32]。另一項類似的研究發現，miR-141 的下游靶點轉錄生長因子-β1（TGF-β1）能夠調控纖維蛋白的合成，circRNA-010567 可通過海綿作用并負調控 miR-141，進而促進心肌纖維化的進程[33]。進一步驗證表明，在實驗動物體內低表達 circRNA-010567 能夠減少 Col1，Col3 和 α-SMA 等纖維蛋白的產生。
3 環狀 RNA 作為心血管疾病標志物
既往的研究表明，環狀 RNA 不僅在正常人體組織中發揮生理功能，同時通過其豐富的生物學功能參與到疾病的發生發展中。如上述，HRCR 能阻礙心肌肥大、心力衰竭的發展進程，有望作為未來相應疾病的治療靶點。另有研究人員發現，hsa_circ_0037911 這種環狀 RNA 在原發性高血壓患者體內的含量顯著高于同等條件的正常人，其含量也與性別、體重指數、吸煙、飲酒、甚至血清肌酐水平相關。提示 hsa_circ_0037911 的高表達可能是促進原發性高血壓發展的關鍵因素，且可作為早期診斷原發性高血壓的一個穩定的生物標志物[34]。近來，另一種環狀 RNA，hsa_circ_0014243，被發現在原發性高血壓患者血液中表達顯著增加，對于原發性高血壓也具有一定診斷意義[35]。
此外，細胞可以通過外泌體將環狀 RNA 分泌到血液、唾液等體液中，使其在體液中的表達水平通常高于其他組織[36]。基于這些特征，在未來開發環狀 RNA 作為臨床診斷心血管疾病生物標志物的研究中，研究人員只需要采用更容易獲取的臨床樣本如血液、唾液、尿液等，在減輕患者痛苦、節約檢查時間的同時保證疾病診斷和治療的準確性和特異性[35, 37-38]。
4 展望
環狀 RNA 作為一種新發現的具有特殊生物學功能的分子，具有良好的特異性與穩定性，其作為生物標志物的潛力已在心血管疾病中得到證明。心血管疾病作為一種發病率高、病程長且死亡率高的疾病，它的發生與發展機制尚不明確，在分子水平上揭示心血管疾病的發生與發展必將對其早期診斷、治療及預后提供更加高效與準確的方法。有關心血管疾病中環狀 RNA 作用的研究嶄露新角，為心血管疾病的診斷與預后提供了新思路。
雖然有越來越多的環狀 RNA 因在病變心血管組織與正常組織之間的差異表達而被發現，但只有很少部分的環狀 RNA 在細胞分子機制中的確切作用得到了闡明，絕大多數環狀 RNA 的作用機制尚無定論，環狀 RNA 的世界中仍存在大量未知亟待探索。而且環狀 RNA 的心血管診斷標志物作用能真正從理論過渡到臨床應用，成為一種簡便、高效、準確的實驗室檢查方法，尚需大量的研究作為基礎。相信經過研究人員的不懈努力與分子生物學技術水平的不斷提高，環狀 RNA 的神秘面紗將會被揭開，并在心血管疾病的預防、治療、預后上帶給我們更多的驚喜與突破。
利益沖突：無。
環狀 RNA（circRNA）是長非編碼 RNA（lncRNA）家族的一個新成員。與線性 RNA 不同，環狀 RNA 不具有 5’末端帽子結構和 3’多聚腺苷酸尾的特征，而是一個共價的閉環結構。因此，環狀 RNA 對核糖核酸酶（RNases）不敏感，與線性 RNA 相比具有更高的穩定性[1]。根據來源不同，環狀 RNA 可以分為外顯子環狀 RNA（exonic circRNA）、內含子環狀 RNA（intronic circRNA）、外顯子-內含子環狀 RNA（exon-intron circRNA）以及來源于 tRNA 的環狀 RNA（TriRNA）。環狀 RNA 廣泛地參與了各種疾病的發病機制，其復雜多樣的功能，獨特的豐富性、廣泛性、穩定性以及組織特異性在病理過程中發揮著重要作用，使其在病理診斷、治療中具有重要的價值。
心血管疾病是累及心臟及各級循環系統的一系列疾病，近年來已發展成為威脅人類的首要疾病。根據世界衛生組織報告，每年近 1.75 億人死于心血管疾病，且發病率呈逐年上升、發病年齡呈年輕化趨勢[2]。疾病臨床癥狀可表現為胸痛胸悶、呼吸困難、心悸、水腫、咯血、咳嗽咳痰等癥狀，具有高患病率、高致殘率和高死亡率等特點。已有研究發現環狀 RNA 與心血管疾病的發生與進展有關，這為心血管疾病的基因診斷及治療提供了新的方向。本文將簡要介紹環狀 RNA 的成環機制并從其生物學功能出發，討論環狀 RNA 在常見的心血管疾病中參與診斷及治療的潛能。
1 環狀 RNA 的成環機制及其生物學功能
1.1 環狀 RNA 的成環機制
在真核生物中，典型的剪接是由剪接體機制形成的，去除內含子并將外顯子連接成一個線性 RNA 轉錄體。不同的是，環狀 RNA 沒有 5’末端帽子結構和 3’多聚腺苷酸尾，而是由共價鍵連接而成，其主要有兩個步驟：（1）一個或多個外顯子對的上游內含子與下游內含子連接；（2）上游內含子的 2’-羥基與下游內含子的 5’-磷酸基團反應，然后 3’-外顯子的 3’-羥基與 5’-外顯子的 5’-磷酸反應，最終形成環狀 RNA[3]。一些 RNA 結合蛋白在這一過程中起到了調節因子的作用，例如 RNA 結合蛋白甘露糖結合凝集素（MBL）連接近側內含子，促進了環狀 RNA 的產生[4]。此外，套索驅動的環化是另一種產生環狀 RNA 的機制，上游剪接受體和下游供體由于套索的存在而相互接近，而外顯子則由 5’-3’磷酸二酯鍵連接[5]。
1.2 環狀 RNA 的生物學功能
環狀 RNA 作為非編碼 RNA 具有多樣的生物學功能，在調節 RNA 轉錄、作為微小 RNA（miRNA）海綿、吸附蛋白質、與蛋白質相互作用和翻譯蛋白質等過程中發揮作用[6]。作為內源性非編碼 RNA，環狀 RNA 的 miRNA 海綿作用最為人們熟知。miRNAs 被認為是內源性非編碼 RNA，能夠抑制下游基因表達，進而抑制蛋白質合成[7]。研究發現具有互補序列的環狀 RNA 可以海綿樣吸附 miRNA，并抑制其下游基因表達[8-9]。通過以海綿作用為主的一系列途經，環狀 RNA 廣泛地參與了多種疾病的發病機制，其復雜多樣的功能、獨特的豐富性、廣泛性、穩定性以及組織特異性在病理過程中發揮重要作用，使其具有作為多種疾病診斷、治療的生物標記物的潛能[10]。
2 環狀 RNA 與常見心血管疾病
眾所周知，環狀 RNA 具有高度的組織特異性，在人體不同組織中均有表達，包括血管和心臟組織。在人的外周全血中，研究人員已從兩位志愿者的血液樣本中分別提取到了 4 550 和 4 105 種獨特的環狀 RNA，而這些環狀 RNA 的表達水平在血液中要遠高于肝臟和小腦等其他組織[11]。在一項心臟組織特異性環狀 RNA 的研究中，12 個人類心臟組織和 25 個小鼠心臟組織中分別被提取出 15 318 和 3 017 種特異性的環狀 RNA[12]。這些結果顯示，大量高表達的、穩定的環狀 RNA 在人類心血管系統中顯示出巨大的生物標志物前景。我們將進一步闡述一些經典或新發現的分子途徑，以及環狀 RNA 在常見心血管疾病的作用。
2.1 環狀 RNA 與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病
冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（冠心病）通常起源于脂質代謝障礙所引起的動脈粥樣硬化，嚴重者可導致動脈管腔狹窄、閉塞，使相應部位的組織器官缺血壞死，引起心絞痛甚至心源性猝死，在心血管疾病死亡病例中占據首位[2, 13]。
環狀 RNA 在動脈粥樣硬化進程中的作用主要通過替代機制而非環狀 RNA 的海綿作用介導。核仁蛋白 PES1 是 60S 核糖體的重要組成因子，而環狀 RNA circANRIL 可以和此因子結合從而抑制心肌細胞核糖體外切酶介導的加工和核糖體形成[14]。這一過程使 P14、P15 和 P16 等具有心血管保護作用的抑癌基因沉默，促進了細胞凋亡的啟動，在動脈粥樣硬化中起著關鍵的作用。
除此之外，研究人員發現在冠心病患者血漿中有 24 種環狀 RNA 和 7 種 miRNA 表達水平異常，經過 miRanda 數據庫分析最終鎖定由 9 種環狀 RNA、1 種 miRNA（hsa-miR-130a-3p）和 TRPM3 共同構成的調控網絡參與冠心病的發生過程[15]。TRPM3 的 mRNA 被證明受到這 9 種環狀 RNA 的調控，在冠心病患者中表達水平顯著提高，加重了患者血管痙攣和狹窄。
近來也有文獻報道，冠狀動脈內皮細胞的內皮-間葉轉變（EndMT）過程有環狀 RNA 的參與。在大鼠的冠狀動脈內皮細胞中使用 TGF-β 將細胞向 EndMT 方向進行誘導后檢測發現，多種環狀 RNA 表達水平異常且與 EndMT 生物學過程有關，并判定環狀 RNA 與內皮細胞的動態連接有密切關聯，并通過 EndMT 過程影響 EndMT 關聯的心血管疾病的發生與發展[16]。
2.2 環狀 RNA 與心肌梗死
心肌梗死是一種世界范圍內的致命疾病，具有突發性和高致死率、致殘率。究其原因，我們對于心肌梗死的分子機制并不十分明確。近來環狀 RNA 的一些研究在該疾病的研究中取得了重大進展。
在心肌梗死的發病機制中，由缺血導致的心肌細胞壞死是引起心肌細胞凋亡的關鍵因素[17]。miR-7 是一種心肌保護因子，其靶基因被證明為促凋亡基因 PARP 和 SP1，而它們能夠導致心肌細胞的損傷[18]。ciRS-7 能夠充當 miR-7 的海綿，促進了 PARP 和 SP1 的表達，加快了心肌梗死的進程[19]。也有研究證明 ciRS-7 可以加重心肌梗死的程度，而過表達 miR-7 則有著相反的效果[20]。因此，ciRS-7-miR-7-PARP/SP1 軸可以為心肌梗死的早期診斷提供新的生物標志物，其各自的表達水平也與患者預后有著密切的聯系。
在心肌梗死的預后方面，有研究表明，一種特定的環狀 RNA—心肌梗死相關環狀 RNA（myocardical infraction-associated circular RNA，MICRA）能夠預測急性心肌梗死患者的預后情況[21]。研究人員采用聚合酶鏈式反應（PCR）分析心肌梗死患者血液樣本中的環狀 RNA 表達水平，結果表明 MICRA 的表達水平在心肌梗死患者的樣本中明顯低于健康對照組樣本。另外，在經歷心肌梗死的 3～4 個月后，患者面臨左室重構和心肌功能障礙的危險，而 MICRA 能夠作為心肌梗死并發癥的預測分子，MICRA 低表達水平的患者有更高的左室功能障礙風險[22]。
2.3 環狀 RNA 與心力衰竭
第一個被描述為與心臟功能相關的環狀 RNA 被稱為 circRNA HRCR，可以對一種內源性 miR-223 施加海綿作用進而抑制心肌肥大和心力衰竭。實驗表明，miR-223 的轉基因小鼠易發生心肌肥大和心力衰竭，而 miR-223 敲除的小鼠則沒有發生這些病變，證明了 miR-223 是心力衰竭的正調節因子。含胱冬肽酶富集功能域的凋亡抑制因子（apoptosis repressor with CARD，ARC）是一種受到 miR-223 調控的下游抗凋亡蛋白，而環狀 RNA HRCR 則通過海綿作用吸附 miR-223 從而消除 miR-223 對 ARC 蛋白表達的抑制作用，使心肌細胞和小鼠體內 ARC 蛋白表達增加，故 circRNA HRCR 的過表達可以抑制心力衰竭。這項發現為心力衰竭的治療提供了新的治療靶點[23]。另一種環狀 RNA circ-Foxo3 的表達會在老化的心臟組織中表達增加[24]，可作為細胞衰老的標志物。在誘導產生的心肌病中，circ-Foxo3 表達增加，若抑制它的表達，則癥狀減輕。提示該種環狀 RNA 與心臟的老化過程息息相關。另外在心肌梗死導致的心力衰竭中，circ-Foxo3 的表達水平下降，這進一步證明了 circ-Foxo3 作為心力衰竭治療靶點以及生物標志物的可行性[25]。
2.4 環狀 RNA 與心房顫動
心房顫動（房顫）是人群中最常見的一種心律失常，特異性生物標志物的研究在房顫的診斷和治療上具有重要臨床意義，能有效防止房顫引發的心源性猝死，而環狀 RNA 是否在房顫形成中扮演角色尚無定論。有研究團隊提取了慢性房顫患者與非房顫患者的左心耳組織進行環狀 RNA 分析[26]。高通量測序顯示，與非房顫患者相比，房顫患者左心耳組織中有 7 566 種差異表達的環狀 RNA，它們的關聯基因通常與蛋白的磷酸化、蛋白降解以及細胞與細胞外基質連接等生物學過程相關[27]。但具體的環狀 RNA 種類和其信號通路需要在進一步的研究中繼續探索。
術后房顫是冠狀動脈旁路移植術后最常見的并發癥之一，在一項研究中，冠狀動脈旁路移植術患者根據是否發生術后房顫被分為兩組，研究人員分析了兩組患者的血漿環狀 RNA 水平。結果表明，與未發生術后房顫的患者相比，在房顫患者的血漿中有 31 種環狀 RNA（24 種上調，7 種下調）的表達水平存在 2 倍以上的差異，其中環狀 RNA Hsa_circRNA_025016 表現為明顯上調[28]。但 Hsa_circRNA_025016 在房顫中的具體作用機制尚不明確，現推測其可能通過黑色素生成、胰島素分泌及甲狀腺激素的信號通路在術后房顫中發揮作用[29-30]。實驗表明，空腹血糖水平高的患者有著更高表達水平的 Hsa_circRNA_025016，這一發現也間接證明了以上猜想。
2.5 環狀 RNA 與心肌纖維化
心肌纖維化是由于成纖維細胞功能亢進，進而分化成為肌成纖維細胞所導致的一種常見的心臟組織變性類型[31]。多余的細胞外基質被分泌并在心肌中聚集，長此以往，硬纖維組織引起的壓力將導致心臟重構。
心肌纖維化是最常見的體外循環冠狀動脈旁路移植術術后并發癥之一。在術后心肌纖維化的患者和術后未產生心肌纖維化的患者的體液樣本中，一種名為 Hsa_circRNA_025016 的環狀 RNA 表達量明顯上升，以此診斷心肌纖維化的發生有很高的準確率，但它具體參與哪一通路尚不清楚。此外，Hsa_circRNA_025016 對黑色素生成，胰島素分泌，甲狀腺激素信號轉導等進程也有一定影響[28]。
在心肌纖維化的小鼠模型中，研究人員發現有 76 種環狀 RNA 的異常表達，包括 45 種上調，31 種下調的環狀 RNA，其中 circRNA-000203 明顯高表達。在進一步的研究中，circRNA-000203 被證明可以作為 miR-26b-5p 的分子海綿，而 miR-26b-5p 能夠抑制心肌成纖維細胞中纖維化基因（如 Col1a2、CTGF）的表達。因此，circRNA-000203 能消除 miR-26b-5p 的抗纖維化作用，增強 Col1a2、CTGF 等纖維化基因的表達，從而導致心肌纖維化[32]。另一項類似的研究發現，miR-141 的下游靶點轉錄生長因子-β1（TGF-β1）能夠調控纖維蛋白的合成，circRNA-010567 可通過海綿作用并負調控 miR-141，進而促進心肌纖維化的進程[33]。進一步驗證表明，在實驗動物體內低表達 circRNA-010567 能夠減少 Col1，Col3 和 α-SMA 等纖維蛋白的產生。
3 環狀 RNA 作為心血管疾病標志物
既往的研究表明，環狀 RNA 不僅在正常人體組織中發揮生理功能，同時通過其豐富的生物學功能參與到疾病的發生發展中。如上述，HRCR 能阻礙心肌肥大、心力衰竭的發展進程，有望作為未來相應疾病的治療靶點。另有研究人員發現，hsa_circ_0037911 這種環狀 RNA 在原發性高血壓患者體內的含量顯著高于同等條件的正常人，其含量也與性別、體重指數、吸煙、飲酒、甚至血清肌酐水平相關。提示 hsa_circ_0037911 的高表達可能是促進原發性高血壓發展的關鍵因素，且可作為早期診斷原發性高血壓的一個穩定的生物標志物[34]。近來，另一種環狀 RNA，hsa_circ_0014243，被發現在原發性高血壓患者血液中表達顯著增加，對于原發性高血壓也具有一定診斷意義[35]。
此外，細胞可以通過外泌體將環狀 RNA 分泌到血液、唾液等體液中，使其在體液中的表達水平通常高于其他組織[36]。基于這些特征，在未來開發環狀 RNA 作為臨床診斷心血管疾病生物標志物的研究中，研究人員只需要采用更容易獲取的臨床樣本如血液、唾液、尿液等，在減輕患者痛苦、節約檢查時間的同時保證疾病診斷和治療的準確性和特異性[35, 37-38]。
4 展望
環狀 RNA 作為一種新發現的具有特殊生物學功能的分子，具有良好的特異性與穩定性，其作為生物標志物的潛力已在心血管疾病中得到證明。心血管疾病作為一種發病率高、病程長且死亡率高的疾病，它的發生與發展機制尚不明確，在分子水平上揭示心血管疾病的發生與發展必將對其早期診斷、治療及預后提供更加高效與準確的方法。有關心血管疾病中環狀 RNA 作用的研究嶄露新角，為心血管疾病的診斷與預后提供了新思路。
雖然有越來越多的環狀 RNA 因在病變心血管組織與正常組織之間的差異表達而被發現，但只有很少部分的環狀 RNA 在細胞分子機制中的確切作用得到了闡明，絕大多數環狀 RNA 的作用機制尚無定論，環狀 RNA 的世界中仍存在大量未知亟待探索。而且環狀 RNA 的心血管診斷標志物作用能真正從理論過渡到臨床應用，成為一種簡便、高效、準確的實驗室檢查方法，尚需大量的研究作為基礎。相信經過研究人員的不懈努力與分子生物學技術水平的不斷提高，環狀 RNA 的神秘面紗將會被揭開，并在心血管疾病的預防、治療、預后上帶給我們更多的驚喜與突破。
利益沖突：無。